阿蓬江大桥水中墩基础施工方案优化

王合希

【摘 要】介绍阿蓬江大桥水中墩基础施工方案设计的选择,从工程概况、问题提出、方案解决等方面进行分析,并提出优化方案. 【期刊名称】《铁道标准设计》 【年(卷),期】2003(000)012 【总页数】3页(P59-61)

【关键词】铁路桥;钢围堰;尖刃脚;低刃脚;支承桩 【作 者】王合希

【作者单位】铁道建筑研究设计院桥梁工程研究所,北京,102600 【正文语种】中 文 【中图分类】U448.21+5

阿蓬江大桥是渝怀铁路为跨越阿蓬江而设。桥位处于中低山侵蚀地貌，地形较陡，局部形成陡坎。主跨为（40＋64＋40）m预应力混凝土连续梁，梁体为单箱单室箱梁，主墩为钢筋混凝土空心墩，基础为钻孔桩，其中4号、5号墩基础位于水中，为低桩承台，每墩16根钻孔桩，直径1.5m，承台底高程415.0m（414.0m），常水位430.0m。河床覆盖层为砂粘土（0～4m）和卵石土（2～10m）。3号、6号墩位于两岸边坡上（图1）。

4（5）号墩基础施工设计采用双壁钢围堰法，设计尺寸为：内径21.0m，外径23.0m，高17.0m（18.0m）。将钢围堰的高度分为2节，钢围堰的平面沿径向

分成8片，内设隔仓板和竖向骨架。第1节在龙门浮吊上拼组焊成后下水，再在第1节上接高拼组第2节。钢围堰设计参数如图2所示。

设计钢围堰时，未对钢围堰的周边河床进行实际勘测，而施工设计图提供的河床面高差不大，有3～4 m的砂粘土、卵石土覆盖层，且留有足够的封底混凝土厚度。考虑钢围堰加工及下沉的方便，钢围堰刃脚设计为平刃脚。待钢围堰第1节加工好后，对钢围堰周边进行实测，发现河床面高差很大，河床基岩有一部分已侵占承台位置（图3）。为确保承台位置和钢围堰封底厚度，只能采取对侵入钢围堰封底混凝土的基岩进行水下爆破方法。

水下爆破采用钻孔法，控制爆破面高程为414.50 m，承台底至河床面留有5.69m的封底混凝土厚度。但水下爆破后，经钻机钻孔布点测量，与要求的河床面高程出入较大，效果不理想。虽然侵入承台部分的基岩面已爆破到设计高程，但爆破面相邻点高差较大；另外，部分（约2／3钢围堰周长）还有0.5～4.1m的覆盖层（图4）。

针对上述情况，施工过程中将有以下问题：

（1）重庆至怀化方向基岩面相差4.9m（爆破后），倾角为10°，钢围堰若一部分落在基岩面上（约1／3），另一部分悬空，作为钻孔平台的基础，应检算其稳定性；

（2）钢围堰内封底混凝土厚度达5m之多，在其未初凝之前，处于流塑状态，其沿基岩斜面（由于基岩面倾斜）的分力可达4760kN，将直接作用到钢围堰内壁上。钢围堰沿斜面将产生滑移。

4.1 先钻孔成桩后灌筑钢围堰封底混凝土

由于河床爆破面高差较大，而钢围堰已设计为平刃脚，若不改变原设计，可利用钢围堰自浮特性，让其一部分落在基岩面上，另一部分悬空（图5）。 经稳定性检算，钢围堰在外力（钻机）作用下，其距支点最远端竖向位移达

0.58m（↓），钢围堰自身倾角1.4°。因钻孔桩的钢护筒通过钢护筒定位框架与钢围堰相连，钢围堰自身倾斜便引起钢护筒倾斜，导致钻孔桩不能保证坚直，故此方案不宜采用。

4.2 钢围堰先封底后成桩

钢围堰下部设计为高、低刃脚方案。基岩裸露处采用尖刃脚，有淤泥层处为低刃脚，均加焊在原平刃脚下部，以适应不同河床面。尖刃脚高度为50cm，由δ16mm钢板和δ10mm加劲钢板组焊而成，直接落在基岩面上，传递竖向荷载。低刃脚高度采用200cm，由δ6mm 壁板和125×125×10竖向加劲角钢组焊而成，直接插入淤泥层，既可作浇筑封底混凝土时的模板，又可作为钢围堰沿斜面下滑时接受外界土体提供的被动土压力双重作用。低刃脚范围内竖向压力由原平刃脚底部加焊支承桩（φ325）承担，支承桩直接落在基岩面上，长度根据钻孔测量确定（图6）。

钢围堰先封混凝土将会对围堰内壁产生4760kN的下滑力，只由入淤泥部分的低刃脚承受外部的被动土压力是不够的，且被动土压力不容易计算准确。应另外设计钢围堰的抗滑桩，将增加较大的施工经费，且在深水基岩中施工抗滑桩难度大，工期长。

4.3 先钻孔成桩后灌筑钢围堰封底混凝土

为克服上述两种方案的弊端，根据河床情况，在原设计钢围堰底部平刃脚下面增设尖、低刃脚，并加焊支承桩，下沉至基岩面以后，在钢围堰顶部搭设钻孔平台，先钻孔成桩，作为锚固桩。将封底混凝土产生的下滑力传递给已成的钻孔桩上。 结合本桥的工程特点及实际情况，基础施工提出了3种施工方案并加以比较，认为第3种方案是合理的。采用先钻孔成桩，后灌筑钢围堰封底混凝土，不但解决了位于斜坡岩面上钢围堰的抗滑问题，而且由于钻孔桩的护筒下端可保证与岩面接触（可采用振动锤锤击下沉），避免了先封底后钻孔，护筒与岩面存在空隙时，造

成坍孔问题，提高了钻孔成桩速度和成桩质量。已成桩作为钢围堰的锚固桩，缩短了另外施工抗滑桩的时间，减少了额外的费用。

［1］ 张增勤 ，辛实 ，陆立太 ．铁路浮桥［M］．北京：中国铁道出版社，2001．